Чому турбокомпресори можуть вирішити проблему низької потужності на великих висотах
Для цього потрібна груба сила. Перегони вимагають прорізання повітря на високих швидкостях. Водіям, які щодня піднімаються крутими гірськими перевалами, це необхідно, щоб продовжувати рух. Формула проста. Згоряння – це додавання палива та повітря. Горіння виробляє потужність. Сила рухає метал. Але ви не завжди можете побудувати більший двигун. Великі циліндри підходять не всім платформ. Додавання циліндрів потребує багато місця. Ви тримаєтеся за те, що маєте.
На сцену виходить турбокомпресор.
Не магія. Це – механіка. Турбіна нагнітає повітря у двигун. Чим більше повітря, тим більше палива може бути спалено. Більше спаленого палива за цикл означає більше вибухів. Більше вибухів означає більше потужності. Це найефективніший спосіб вичавити кінські сили з існуючих деталей без використання нових.
Фізика наддуву
Тут цифри стають цікавими. Нормальний атмосферний тиск на рівні моря становить близько 14,7 фунтів на квадратний дюйм (psi). Це приблизно одна атмосфера (бар). Типовий турбокомпресор стискає повітря, що надходить, ще на 6-8 psi. Це додатковий тиск від 0,4 до 0,55 бар.
Можна подумати, що подвоєння тиску означає подвоєння потужності. Це негаразд. Ця система не має ККД 100%. Будуть втрати на тертя. Є тепло. Виникає турбулентність.
А як щодо реальності? Ви побачите приріст потужності на 30-40%. Це важливо. Це очевидно. Цього достатньо, щоб нудний седан відчувався як спортивний автомобіль. Турбіна стискає надмірне повітря та нагнітає його в циліндр. Двигун спалює його. Поршні штовхаються із більшою силою. Ви відчуваєте це у хребті.
Розріджене повітря та потужні турбіни
Рівень моря – це легко. Повітря дуже щільне. Насичений киснем. Двигуну це подобається.
Велика висота – це складно. Повітря стає розрідженим. Повітря стає рідкісним. Молекули кисню віддаляються одна від одної. Двигун засмоктує менш щільне повітря. Палива спалюється менше. Потужність генерується менша. Ви одразу відчуваєте втрату. Розгін відчувається повільним. Шлях здається довгим.
Турбокомпресори вирішують цю проблему. Їм не важливим є перепад висот. У будь-якому випадку вони стискають розріджене повітря. Вони зближують рідкісні молекули. Маса повітря, що надходить камеру згоряння, збільшується. Двигун отримує необхідну густину. Потужність повертається.
Деякі конструкції йдуть далі. Використовуються два турбокомпресори. Маленький працює на низьких обертах. Він швидко розкручується. Усуває затримку (турбояму) під час розгону. Великий підключається на високих обертах. Він забезпечує потужний наддув на швидкості. Це двоступінчастий підхід. Він дає потужність скрізь. Це складно. Дуже дорого. Але це працює.
«Турбокомпресор стискає повітря, що надходить у двигун. Це дозволяє спалювати більше палива, збільшуючи потужність кожного вибуху в циліндрі».
Вибір не завжди буває бінарним. Можна додати циліндри. Можна розсвердлити отвори у блоці. Але це масштабні проекти. Вони потребують великих грошей. Турбокомпресори – це рішення, яке встановлюється на штатні кріплення. Це елегантно. Це добре працює. Це відповідь автолюбителя фізики.
Чим вище ви піднімаєтеся, тим тонше стає повітря. Без допомоги двигун завжди відчуватиме труднощі. Турбіни не можуть перемогти гравітації. Вони просто її ігнорують. Поки що.
